Принцип роботи холодного волочіння
Холодне волочіння зменшує поперечний переріз труби шляхом протягування її через фільєру, коли метал має кімнатну температуру. Матриця встановлює зовнішній діаметр, а оправка всередині труби встановлює внутрішній діаметр, тому всі два розміри та товщина стінки між ними контролюються інструментом, а не проходом прокатки. Оскільки деформація відбувається нижче температури рекристалізації, металева деталь твердне, коли вона зменшується, що підвищує її міцність і твердість і одночасно покращує обробку поверхні.
З принципу безпосередньо випливають два наслідки. По-перше, це точність: комбінація матриці та оправки забезпечує однакові розміри кожної деталі, тому діапазон допуску набагато вужчий, ніж у гарячій прокатці. По-друге, це обмеження того, скільки можна зробити за один прохід, тому що сильно загартована труба втрачає пластичність і тріскається, перш ніж досягне наступної матриці. Проміжний відпал вставляється щоразу, коли накопичене зменшення наближається до цієї межі, тому холоднотягнутий продукт описується його графіком витягування.
Послідовність процесу
Вибір і перевірка маткової труби: вибирається гарячекатана безшовна порожниста відповідного розміру, сорту та стінки, щоб можна було досягти необхідного зменшення.
Термічна обробка та видалення окалини: порожнину можна відпалити, щоб пом’якшити, а її поверхневу окалину видаляють травленням у кислоті або дробеструйною обробкою.
Хімічна обробка поверхні: наноситься фосфатне конверсійне покриття та мастило або мильна плівка, щоб трубка перенесла мастило в матрицю, а метал не заїдався об інструмент.
Холодне волочіння: загострений кінець труби захоплюють і протягують крізь матрицю через оправку на волочильному столі, або трубу холодно прокатують у пільгерському стані для більш важкого обжання.
Проміжний відпал: застосовується, коли загальне скорочення необхідно розділити на кілька проходів, відновлюючи пластичність перед наступним витягуванням.
Остаточна термічна обробка: яскравий відпал у захисній атмосфері використовується там, де потрібна вільна від оксидів поверхня, а обробка для зняття напруги використовується там, де має значення стабільність розмірів.
Випрямлення, різання та фінішна обробка кінців: труба випрямляється, обрізається на фіксовану довжину, а кінці облицьовуються або скошуються відповідно до креслення.
Остаточна перевірка: перевірка розмірів, вихровий струм або ультразвукове випробування, гідростатичне випробування або випробування повітряним тиском і візуальний огляд стовбура з подальшим маркуванням і захистом.
Методи малювання та що вони змінюють
| метод | Вплив на трубку |
|---|---|
| Опускання без оправки | Зменшує зовнішній діаметр при потовщенні стінки; використовується для проміжного розміру, а не для остаточної точності |
| Натягування нерухомої пробки або оправки | Контролює внутрішній діаметр, оскільки зовнішній зменшується, що забезпечує найкращий контроль стінок і є основою прецизійного виробництва труб |
| Малюнок поверх плаваючої пробки | Простіші інструменти з хорошим контролем внутрішнього діаметра, широко використовуються для малих і середніх розмірів |
| Креслення рухомої оправки | Оправка рухається разом із трубою, зменшуючи тертя та дозволяючи більш важкі скорочення за один прохід |
| Холодний пілінг | Котиться, а не тягне трубку, забезпечуючи дуже великі скорочення з хорошою поверхнею та жорстким контролем стінки |
Зміни власності, спричинені холодною роботою
Холодне витягування підвищує текучість і міцність на розрив, знижує відносне подовження та підвищує рівень внутрішньої напруги труби. Величина зміни залежить від скорочення та класу, тому тягнута труба та її відпалений аналог того самого класу не є взаємозамінними при розрахунку міцності. Труба зазвичай постачається у визначеному стані доставки: холоднотягнутою та відпаленою, холоднотягнутою та знятою напруги, або холоднотягнутою як постачається. Тому умови поставки повинні бути вказані в запиті, оскільки вони фіксують механічні властивості, які будуть сертифіковані.
Операція витягування також покращує канал ствола. Матриця та оправка створюють гладку поверхню з контрольованою шорсткістю, зменшують ексцентриситет стінки, успадкований від материнської труби, і покращують прямолінійність. Саме ці властивості роблять холоднотягнуту безшовну трубу придатною для гідравлічних бочок, ліній приладів і теплообмінних труб, де отвір є функціональною поверхнею.
Точки контролю якості та загальні дефекти
Ексцентриситет стінки та зміна внутрішнього діаметра, які випливають із якості материнської труби та вирівнювання матриці та оправки.
Внутрішні подряпини, нахили та-відриви, спричинені недостатньою мастилом або зношеною оправкою.
Поперечне розтріскування на витягнутому кінці, яке вказує на те, що скорочення за прохід перевищило доступну пластичність.
Залишкове напруження та втрата прямолінійності після різання, що контролюється обробкою для зняття напруги та правильною практикою випрямлення.
Декарбонізація поверхні або оксид, що контролюється атмосферою печі для відпалу.
Перевірка цих дефектів здійснюється за допомогою вимірювальних приладів, манометрів, що йдуть і не йдуть, вихрових струмів або ультразвукового випробування для виявлення стін і дефектів, а також випробування гідростатичним або повітряним тиском, де цілісність тиску є частиною вимоги. Записи можна простежити до теплового числа материнської труби та до використовуваного графіка креслення, щоб механічні властивості, сертифіковані для готової труби, можна було відстежити в процесі.
FAQ
Питання: холодне волочіння робить сталь міцнішою?
Так, загартовуванням у праці. Текучість і міцність на розтягування зростають зі збільшенням скорочення та падіння подовження, тому умова постачання повинна бути визначена та сертифікована.
З: Чому потрібен відпал між проходами креслення?
Кожен прохід споживає пластичність. Коли накопичене зменшення залишить трубу занадто твердою або крихкою для наступного проходу, відпал відновить пластичність і дозволить подальше зменшення.
З: У чому перевага холоднотягнутої труби над гарячекатаною?
Більш жорсткі допуски на діаметр і стінку, краща концентричність, більш гладкий отвір і краща обробка поверхні, все це зменшує механічну обробку та покращує продуктивність труби як елемента машини.
З: Чи завжди холоднотягнуті безшовні труби відпалюються на кінці?
Ні. Остаточний стан доставки залежить від застосування, і постачаються як відпалені, так і витягнуті умови. Умови зняття напруги також використовуються там, де стабільність розмірів є критичною.
З: Які стандарти застосовуються до безшовних холоднотягнутих труб?
GB/T 3639 для холоднотягнутих або холоднокатаних прецизійних безшовних сталевих труб, EN 10305-1 для безшовних холоднотягнутих труб і ASTM A519 для механічних труб, при цьому безшовні марки також охоплюють A179, A192 і A213 для обслуговування теплообмінників і котлів.
З: Що викликає тріщини на кінці витягнутої труби?
Надмірне зменшення за один прохід відносно пластичності матеріалу або неповний відпал. Зменшення скорочення проходу або додавання відпалу усуває проблему.
